oracle讲义2

1第4章关系模型2上一章介绍了三种主要的数据模型：层次模型网状模型关系模型其中关系模型简单灵活，并有着坚实的理论基础，已成为当前最流行的数据模型。本章主要讲述:关系模型的数据结构关系的定义和性质关系数据库的基本概念关系运算32.1关系模型关系模型就是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的模型。关系模型是各个关系的框架的集合，即关系模型是一些表格的格式，其中包括关系名、属性名、关键字等。教师关系Ｔ课程关系C授课关系SC教师—课程数据库的关系模型TNO教师号TN姓名SEX性别AGE年龄PROF职称SAL工资COMM岗位津贴DEPT系别CNO课程号CN课程名CT课时TNO教师号CNO课程号4从各个关系的框架中，我们可以很容易看出哪两个关系之间有联系。例如：教师关系和授课关系有公共的属性“教师号”，则表明这两个关系有联系。而课程关系和授课关系有公共的属性“课程号”，则表明这两个关系也有联系。至于元组之间的联系，则与具体的数据有关。只有在公共属性上具有相同属性值的元组之间才有联系。5由上例可以看出，在一个关系中可以存放两类信息：一类是描述实体本身的信息一类是描述实体（关系）之间的联系的信息在层次模型和网状模型中，把有联系的实体（元组）用指针链接起来，实体之间的联系是通过指针来实现的。而关系模型则采用不同的思想，即用二维表来表示实体与实体之间的联系，这就是关系模型的本质所在。所以，在建立关系模型时，只要把的所有的实体及其属性用关系框架来表示，同时把实体之间的关系也用关系框架来表示，就可以得到一个关系模型。如上例中的教师—课程数据库的关系模型就是这样建立的。62.2关系的定义在关系模型中，数据是以二维表的形式存在的，这个二维表就叫做关系。关系理论是以集合代数理论为基础的，因此，我们可以用集合代数给出二维表的“关系”定义。为了从集合论的角度给出关系的定义，我们先引入域和笛卡尔积的概念。72.2.1域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合，又称为值域。（用D表示）例如整数、实数、字符串的集合。域中所包含的值的个数称为域的基数（用m表示）。关系中用域表示属性的取值范围。例如：D1={李力，王平，刘伟}m1=3D2={男，女}m2=2D3={47,28,30}m3=3其中，D1，D2，D3为域名，分别表示教师关系中姓名、性别、年龄的集合。域名无排列次序，如D2={男，女}={女，男}8笛卡尔积(CartesianProduct)给定一组域D1，D2，…，Dn（它们可以包含相同的元素，即可以完全不同，也可以部分或全部相同）。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为D1×D2×……×Dn={（d1，d2，…，dn）|di∈Di，i=1，2，…，n}。由定义可以看出，笛卡尔积也是一个集合。例如：上述表示教师关系中姓名、性别两个域的笛卡尔积为：D1={李力，王平，刘伟}D2={男，女}D1×D2={（李力，男），（李力，女），（王平，男），（王平，女），（刘伟，男），（刘伟，女）}9笛卡尔积(CartesianProduct)给定一组域D1，D2，…，Dn（它们可以包含相同的元素，即可以完全不同，也可以部分或全部相同）。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为D1×D2×……×Dn={（d1，d2，…，dn）|di∈Di，i=1，2，…，n}。其中：1.元素中的每一个di叫做一个分量(Component)，来自相应的域（di∈Di）2.每一个元素（d1，d2，d3，…，dn）叫做一个n元组（n-tuple），简称元组（Tuple）。但元组不是di的集合，元组的每个分量（di）是按序排列的。如：（1，2，3）≠（2，3，1）≠（1，3，2）而集合中的元素是没有排序次序的，如（1，2，3）=（2，3，1）=（1，3，2）。其中：李力、王平、刘伟、男、女都是分量（李力，男），（李力，女）等是元组103.若Di（i=1，2，……n）为有限集，Di中的集合元素个数称为Di的基数，用mi（i=1，2，……n）表示，则笛卡尔积D1×D2×……×Dn的基数M（即元素（d1,d2,……dn）的个数）为所有域的基数的累积，即M=例如：上述表示教师关系中姓名、性别两个域的笛卡尔积为：D1×D2={（李力，男），（李力，女），（王平，男），（王平，女），（刘伟，男），（刘伟，女）}其中：其基数M=m1×m2=3*2=6元组的个数为6niim1114.笛卡尔积可用二维表的形式表示。例如，上述的6个元组可表示成表2.1。D1和D2的笛卡尔积由上例可以看出，笛卡尔积实际是一个二维表，表的框架由域构成，表的任意一行就是一个元组，表中的每一列来自同一域，如第一个分量来自D1，第二个分量来自D2。姓名性别李力男李力女王平男王平女刘伟男刘伟女122.2.3关系（Relation）笛卡尔积D1×D2×…×Dn的任一子集称为定义在域D1，D2，…Dn上的n元关系（Relation），可用R（D1，D2……Dn）表示如上例D1×D2笛卡尔积的子集可以构成教师关系T1，姓名性别李力男王平女刘伟男几点说明：1.R为关系名，n称为关系的目或度（Degree）。当n=1时，称为单元关系。当n=2时，称为二元关系。…当n=n时，称为n元关系。如上例为二元关系，关系名为T。132.关系中元组个数是关系的基数。如（李力，男），（王平，女），（刘伟，男）为三个元组，关系Ｔ的基数为3。如果一个关系的元组个数是无限的，则称为无限关系；如果一个关系的元组个数是有限的，则称为有限关系。由于计算机存储系统的限制，我们一般不去处理无限关系，而只考虑有限关系。3.同样可以把关系看成一个二维表。其中，（1）表的框架由域Di（i=1，2，……n）构成；（2）表的任意一行对应一个元组；（3）表的每一列来自同一域；（4）域可以相同，为了加以区别，每列起一个名字，称为属性，n目关系有n个属性，属性的名字唯一，属性的取值范围Di（i=1，2，…，n）称为值域（5）具有相同关系框架的关系成为同类关系，例如，有另一个关系T2，如表2.3所示：T1和T2是同类关系。姓名性别张雪女张兰女144.数学上关系是笛卡尔积的任意子集，但在实际应用中关系是笛卡尔积中所取的有意义的子集。例如在表2.1中选取一个子集构成如下关系，显然不符合实际情况姓名性别李力男李力女152.3关系的性质尽管关系与二维表格、传统的数据文件是非常类似的，但它们之间又有重要的区别。严格地说，关系是种规范化了的二维表中行的集合，为了使相应的数据操作简化，在关系模型中，对关系作了种种限制，关系具有如下特性：1.关系中不允许出现相同的元组。2.关系中元组的顺序（即行序）是无关紧要的，在一个关系中可以任意交换两行的次序。根据关系的这个性质，可以改变元组的顺序使其具有某种排序，然后按照顺序查询数据，可以提高查询速度。163.关系中属性的顺序是无关紧要的:即列的顺序可以任意交换。交换时，应连同属性名一起交换，否则将得到不同的关系。例如：关系T1作如下交换时，无任何影响性别姓名男李力女王平男刘伟17而作如下交换时，不交换属性名，只交换属性列中的值，则得到不同的关系，如下表:姓名性别男李力女王平男刘伟184.同一属性名下的各个属性值必须来自同一个域：是同一类型的数据。5.关系中各个属性必须有不同的名字：不同的属性可来自同一个域，即它们的分量可以取自同一个域。例如，有如下表中关系，职业与兼职是两个不同的属性，但它们取自同一个域职业＝｛教师，工人，辅导员｝。姓名职业兼职张强教师辅导员王丽工人教师刘宁教师辅导员196.关系中每一分量必须是不可分的数据项，或者说所有属性值都是原子的，即是一个确定的值，而不是值的集合。属性值可以为空值，表示“未知”或“不可使用”，即不可“表中有表”。满足此条件的关系称为规范化关系，否则称为非规范化关系。例如，在表1中，籍贯含有省、市／县两项，出现了“表中有表”的现象，则为非规范化关系，而把籍贯分成省、市／县两列，将其规范化，如表2所示。表1表2姓名籍贯姓名省市／县省市／县张强吉林长春张强吉林长春王丽山西大同王丽山西大同202.4关系的码2.4.1候选码与主码能唯一标识关系中元组的属性或属性集，则称该属性或属性集为候选码(CandidateKey)，也称候选键。如“学生关系”中的学号能唯一标识每一个学生，则属性学号是学生关系的候选码。在“选课关系”中，只有属性的组合“学号+课程号”才能唯一地区分每一条选课记录，则属性集“学号+课程号”是选课关系的候选键。21下面给出候选码的形式化定义：设关系R有属性A1，A2，……An，其属性集K=（Ai，Aj，……Ak），当且仅当满足下列条件时，K被称为候选码：1.唯一性（Uniqueness）：关系R的任意两个不同元组，其属性集K的值是不同的。2.最小性（Minimally）：组成关系键的属性集（Ai，Aj，……Ak）中，任一属性都不能从属性集K中删掉，否则将破坏唯一性的性质例如：“学生关系”中的每个学生的学号是唯一的，“选课关系”中“学号+课程号”的组合也是唯一的。对于属性集“学号+课程号”去掉任一属性，都无法唯一标识选课记录。22如果一个关系中有多个候选码，可以从中选择一个作为查询、插入或删除元组的操作变量，被选用的候选键称为主码(PrimaryKey)，或称为主键、关键字。例如，假设在学生关系中没有重名的学生，则“学号”和“姓名”都可作为学生关系的候选键。如果选定“学号”作为数据操作的依据，则“学号”为主关系键。主码是关系模型中的一个重要概念。每个关系必需选择一个主码，选定以后，不能随意改变。每个关系必定有且仅有一个主码，因为关系的元组无重复，至少关系的所有属性的组合可作为主码。232.4.2主属性与非主属性主属性（PrimeAttribute）：包含在主码中的的各属性称为主属性。非主属性（Non-PrimeAttribute）：不包含在任何候选码中的属性称为非码属性。在最简单的情况下，一个候选码只包含一个属性，如学生关系中的“学号”，教师关系中的“教师号”。在最极终端的情况下，所有属性的组合是关系的候选码，这时称为全码（all-key）。24下面是一个全码的例子：假设图书馆有借书关系TCS，分别有三个属性读者编号（T）、图书编号（C）和借阅时间（S）。在这种情况下，T，C，S三者之间是多对多关系，(T,C,S)三个属性的组合是关系TCS的候选码，称为全码，T,C,S都是主属性。TCST1C1‘2005-4-1’252.4.3外码（Foreignkey）如果关系R2的一个或一组属性X不是R2的主码，而是另一关系R1的主码，则该属性或属性组X称为关系R2的外码或外部关系键。并称关系R2为参照关系(referencingrelation)，关系R1为被参照关系(referencedrelation)。因此，“学号”属性是选课关系的外码。学生关系为被参照关系，选课关系为参照关系。26由外部关系键的定义可知，被参照关系的主码和参照关系的外码必须定义在同一个域上。如选课关系中的“学号”与学生关系的主码“学号”定义在同一个域上。27关系模型及其定义5)关系模式（RelationSchema）：关系的描述称作关系模式，包括关系名、关系中的属性名、属性向域的映象、属性间的数据依赖关系等,其形式化描述为R(U,D,dom,F),简记作R(U)或R(A1,A2,…,An)。R(U,D,DOM,F)关系名属性名集合域的集合属性向域的映象属性间数据的依赖关系28属性向域的映象一般直接说明为属性的类型、长度等。某一时刻对应某个关系模式的内容（元组的集合）称作关系。关系模式是型，是稳定的，静态的。关系是某一时刻的值，是随时间不断变化的，是动态的。R(U,D,DOM,F)关系名属性名集合域的集合属性向域的映象属性间数据的依赖关系29关系数据库（RelationDatabase）